DE102008016708B4

DE102008016708B4 - joint mechanism

Info

Publication number: DE102008016708B4
Application number: DE102008016708.8A
Authority: DE
Inventors: Oliver Eiberger
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2028-04-01
Also published as: DE102008016708A1

Abstract

Gelenk (1) für Roboter, mit – einer Basis (10), – einem Endflansch (20), – einem die Basis (10) und den Endflansch (20) verbindenden ersten Gelenkmechanismus (3) und – einem die Basis (10) und den Endflansch (20) verbindenden zweiten Gelenkmechanismus (5), – wobei der erste Gelenkmechanismus (3) an der Basis (10) einen ersten und einen zweiten Anlenkpunkt (11, 12) und an dem Endflansch einen dritten und einen vierten Anlenkpunkt (23, 24) aufweist, wobei der erste und der zweite Anlenkpunkt (11, 12) an der Basis (10) und der dritte und der vierte Anlenkpunkt (23, 24) an dem Endflansch (20) jeweils mit einem Abstand zueinander angeordnet sind und in einer Ausgangsposition des Gelenks (1) in einer ersten Ausgangsebene liegen, wobei in der Ausgangsposition des Gelenks (1) der erste Anlenkpunkt (11) weiter von dem dritten Anlenkpunkt (23) beabstandet ist als der zweite Anlenkpunkt (12) und der zweite Anlenkpunkt (12) weiter von dem vierten Anlenkpunkt (24) beabstandet ist als der erste Anlenkpunkt (11), dadurch gekennzeichnet, – dass der erste Gelenkmechanismus (3) die Basis (10) und den Endflansch (20) kinematisch derart verbindet, dass in einer ersten Ebene der dritte Anlenkpunkt (23) an dem Endflansch (20) nur auf einer Kreisbahn um den ersten Anlenkpunkt (11) an der Basis (10) bewegbar ist und der vierte Anlenkpunkt (24) an dem Endflansch (20) nur auf einer Kreisbahn um den zweiten Anlenkpunkt (12) an der Basis (10) bewegbar ist, – dass der zweite Gelenkmechanismus (5) an der Basis (10) einen fünften und einen sechsten Anlenkpunkt (15, 16) und an dem Endflansch (20) einen siebten und einen achten Anlenkpunkt (27, 28) aufweist, wobei der fünfte und der sechste Anlenkpunkt (15, 16) an der Basis (10) und der siebte und der achte Anlenkpunkt (27, 28) an dem Endflansch (20) jeweils mit einem Abstand zueinander angeordnet sind und in der Ausgangsposition des Gelenks (1) in einer zweiten Ausgangsebene liegen, wobei in der Ausgangsposition des Gelenks (1) der fünfte Anlenkpunkt (15) weiter von dem siebten Anlenkpunkt (27) beabstandet ist als der sechste Anlenkpunkt (16) und der sechste Anlenkpunkt (16) weiter von dem achten Anlenkpunkt (28) beabstandet ist als der fünfte Anlenkpunkt (15), – dass der zweite Gelenkmechanismus (5) die Basis (10) und den Endflansch (20) kinematisch derart verbindet, dass in einer zweiten Ebene der siebte Anlenkpunkt (27) an dem Endflansch (20) nur auf einer Kreisbahn um den fünften Anlenkpunkt (15) an der Basis (10) bewegbar ist und der ...Joint (1) for robots, comprising - a base (10), - an end flange (20), - a first joint mechanism (3) connecting the base (10) and the end flange (20), and - a base (10) and the second joint mechanism (5) connecting the end flange (20), - the first joint mechanism (3) having a first and a second articulation point (11, 12) on the base (10) and a third and a fourth articulation point (23, 24), wherein the first and the second pivot point (11, 12) on the base (10) and the third and the fourth pivot point (23, 24) on the end flange (20) are each arranged at a distance from one another and in a Starting position of the joint (1) lie in a first starting plane, wherein in the starting position of the joint (1) the first pivot point (11) is further away from the third pivot point (23) than the second pivot point (12) and the second pivot point (12 ) is spaced further from the fourth pivot point (24) than the first pivot point (11), characterized in - that the first articulation mechanism (3) kinematically connects the base (10) and the end flange (20) such that in a first plane the third pivot point (23) on the end flange (20) can only be moved on a circular path around the first pivot point (11) on the base (10) and the fourth pivot point (24) on the end flange (20) can only be moved on a circular path around the second articulation point (12) on the base (10) is movable, - that the second joint mechanism (5) on the base (10) has a fifth and a sixth articulation point (15, 16) and on the end flange (20) a seventh and one eighth pivot point (27, 28), wherein the fifth and sixth pivot point (15, 16) on the base (10) and the seventh and eighth pivot point (27, 28) on the end flange (20) each at a distance from one another are arranged and are in the starting position of the joint (1) in a second starting plane, wherein in the starting position of the joint (1) the fifth pivot point (15) is further away from the seventh pivot point (27) than the sixth pivot point (16) and the sixth articulation point (16) is further away from the eighth articulation point (28) than the fifth articulation point (15), - that the second articulation mechanism (5) kinematically connects the base (10) and the end flange (20) in such a way that in a second level, the seventh pivot point (27) on the end flange (20) can only be moved on a circular path around the fifth pivot point (15) on the base (10) and the ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gelenk für Roboter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a joint for robots according to the preamble of claim 1.

Bei dem Bau von Servicerobotern sind verschiedenartige Gelenkmechanismen bekannt. Bei dem Versuch, Serviceroboter menschenähnlich zu konstruieren, ist man mit der Herausforderung konfrontiert worden, menschenähnliche Gelenke mit mehreren Freiheitsgraden in technische Systeme zu übertragen.In the construction of service robots various joint mechanisms are known. In attempting to construct service robots in a human-like manner, they have faced the challenge of transferring human-like joints with multiple degrees of freedom into technical systems.

Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die technische Realisierung eines menschenähnlichen Handgelenks dar. Ein Handgelenk ist gekennzeichnet durch einen großen Bewegungsbereich, einen geringen Durchmesser, eine geringe Länge und die Forderung, Antriebe, Zugmittel oder Versorgungsleitungen durch oder über das Gelenk zu führen.A particular challenge here is the technical realization of a human-like wrist. A wrist is characterized by a large range of motion, a small diameter, a short length and the requirement to drive, traction or supply lines through or over the joint.

Die in Service- oder Industrierobotern verbauten Handgelenke weisen in erster Linie serielle Achskinematiken auf. Bei diesen Kinematiken erfolgt die Anlenkung der letzten Achse aus Platzgründen über Verkopplung zweier Antriebe oder per Durchführung des Antriebsmomentes durch die vorletzte Achse hindurch.The wrists installed in service or industrial robots primarily have serial axis kinematics. In the case of these kinematics, the linkage of the last axle takes place due to lack of space by coupling two drives or by carrying out the drive torque through the penultimate axis.

Am häufigsten kommen Handgelenke bei Industrierobotern vor, bei denen eine abknickende Achse mit darauffolgender Rotationsachse konfiguriert ist. Diese Anordnung entspricht in keiner Weise der menschlichen Kinematik.Wrists are most common in industrial robots, where a kinking axis with subsequent axis of rotation is configured. This arrangement is in no way consistent with human kinematics.

Eine verbesserte Kinematik wird durch das Kreuz- oder Kardangelenk geboten, wobei ein derartiges Gelenk nur einen begrenzten Winkelbereich abfahren kann und eine gleichzeitige Durchleitungsfunktion nicht geboten wird. Darüber hinaus entstehen bei einem Kardangelenk Probleme bei der Momentenkopplung zwischen den Achsen.An improved kinematics is provided by the cross or universal joint, wherein such a joint can only run a limited angular range and a simultaneous passage function is not offered. In addition, in a universal joint problems arise in the torque coupling between the axles.

Neben den genannten Gelenkmechanismen gibt es Roboter mit Parallelkinematiken (z. B. das sogenannte kardanische ”Agile Eye”). Derartige Kinematiken erfüllen meist nicht die kinematischen Anforderungen oder die Anforderungen an den Bauraum oder weisen keine Durchleitungsmöglichkeit auf.In addition to the joint mechanisms mentioned, there are robots with parallel kinematics (eg the so-called gimbal-shaped "Agile Eye"). Such kinematics usually do not meet the kinematic requirements or the requirements of the installation space or have no way through.

Aus DD 2 22 243 B1 ist ein Getriebe zur Greiferführung an Linienportalmanipulatoren bekannt, das ein Parallelkurbelgetriebe verwendet.Out DD 2 22 243 B1 a transmission for gripper guidance to line portal manipulators is known which uses a parallel crank gear.

Aus AT 1 489 E ist ein Gelenk für einen mechanischen Hilfsarm bekannt.Out AT 1 489 E is a joint known for a mechanical auxiliary arm.

Aus DD 2 87 682 A5 ist eine räumliche Beugungseinheit bekannt, bei der das Abtriebsglied in einer Ebene bewegbar ist.Out DD 2 87 682 A5 is a spatial diffraction unit is known in which the output member is movable in a plane.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile bei den genannten Gelenken zu vermeiden und ein Gelenk bereit zu stellen, das einen großen Winkelbereich abdecken kann und die Möglichkeit der Durchleitung von Versorgungs- oder Antriebsleitungen bzw. Zugmitteln ermöglicht, wobei gleichzeitig das Gelenk nur einen geringen Bauraum benötigt.It is therefore the object of the present invention to avoid the disadvantages of said joints and provide a joint that can cover a wide range of angles and allows the possibility of passage of supply or drive lines or traction means, at the same time the joint only requires a small space.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved by a device having the features of claim 1.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass ein Gelenk für Roboter eine Basis und einen Endflansch aufweist, wobei die Basis und der Endflansch mit einem ersten und einem zweiten Gelenkmechanismus miteinander verbunden sind. Dabei weist der erste Gelenkmechanismus an der Basis einen ersten und einen zweiten Anlenkpunkt und an dem Endflansch einen dritten und vierten Anlenkpunkt auf, wobei der erste und der zweite Anlenkpunkt an der Basis und der dritte und vierte Anlenkpunkt an dem Endflansch jeweils mit einem Abstand zueinander angeordnet sind und in der Ausgangsposition des Gelenkes in einer ersten Ausgangsebene liegen. Dabei ist der erste Anlenkpunkt weiter von dem dritten Anlenkpunkt beabstandet als der zweite Anlenkpunkt und der zweite Anlenkpunkt weiter von dem vierten Anlenkpunkt beabstandet als der erste Anlenkpunkt.The invention advantageously provides that a joint for robots has a base and an end flange, wherein the base and the end flange are connected to each other with a first and a second hinge mechanism. In this case, the first hinge mechanism at the base on a first and a second articulation point and on the end flange on a third and fourth articulation point, wherein the first and second articulation point on the base and the third and fourth articulation point on the end flange each arranged at a distance from each other are and lie in the initial position of the joint in a first output plane. In this case, the first articulation point is further spaced from the third articulation point than the second articulation point, and the second articulation point is further from the fourth articulation point than the first articulation point.

Der erste Gelenkmechanismus verbindet die Basis und den Endflansch kinematisch derart, dass der dritte Anlenkpunkt an dem Endflansch in einer ersten Ebene nur auf einer Kreisbahn um den ersten Anlenkpunkt an der Basis bewegbar ist und dass der vierte Anlenkpunkt an dem Endflansch in der ersten Ebene nur auf einer Kreisbahn um den zweiten Anlenkpunkt an der Basis bewegbar ist.The first hinge mechanism kinematically connects the base and the end flange such that the third pivot point on the end flange is movable in a first plane only in a circular path about the first pivot point on the base and the fourth pivot point on the end flange in the first plane only on a circular path about the second pivot point on the base is movable.

Der zweite Gelenkmechanismus weist an der Basis einen fünften und einen sechsten Anlenkpunkt und an dem Endflansch einen siebten und einen achten Anlenkpunkt auf, wobei der fünfte und der sechste Anlenkpunkt an der Basis und der siebte und der achte Anlenkpunkt an dem Endflansch jeweils mit einem Abstand zueinander angeordnet sind und in der Ausgangsposition des Gelenks in einer zweiten Ausgangsebene liegen. Dabei ist in der Ausgangsposition des Gelenks der fünfte Anlenkpunkt weiter von dem siebten Anlenkpunkt beabstandet als der sechste Anlenkpunkt und der sechste Anlenkpunkt ist weiter von dem achten Anlenkpunkt beabstandet als der fünfte Anlenkpunkt.The second linkage mechanism has a fifth and a sixth linkage point at the base and a seventh and an eighth linkage point at the end flange, with the fifth and sixth linkage points at the base and the seventh and eighth linkage points at the end flange, respectively spaced from one another are arranged and lie in the starting position of the joint in a second output plane. In this case, in the initial position of the joint of the fifth pivot point is further spaced from the seventh pivot point than the sixth pivot point and the sixth pivot point is further spaced from the eighth pivot point than the fifth pivot point.

Der zweite Gelenkmechanismus verbindet die Basis und den Endflansch kinematisch derart, dass in einer zweiten Ebene der siebte Anlenkpunkt an dem Endflansch nur auf einer Kreisbahn um den fünften Anlenkpunkt an der Basis bewegbar ist und der achte Anlenkpunkt an dem Endflansch an der zweiten Ebene nur auf einer Kreisbahn um den sechsten Anlenkpunkt einer Basis bewegbar ist. The second hinge mechanism kinematically connects the base and the end flange such that in a second plane the seventh articulation point on the end flange is movable only on a circular path around the fifth articulation point on the base and the eighth articulation point on the end flange on the second plane only on one Circular path is movable about the sixth point of articulation of a base.

Dabei sind in dem ersten und dem zweiten Gelenkmechanismus die Bewegungen des jeweils anderen Gelenkmechanismus angepasst und lassen die Bewegungen des jeweils anderen Gelenkmechanismus zu. Mit anderen Worten: Der erste Gelenkmechanismus blockiert nicht die Bewegung des zweiten Gelenkmechanismus und der zweite Gelenkmechanismus blockiert nicht die Bewegung des ersten Gelenkmechanismus.In this case, the movements of the respective other joint mechanism are adapted in the first and the second joint mechanism and allow the movements of the respective other joint mechanism. In other words, the first hinge mechanism does not block the movement of the second hinge mechanism and the second hinge mechanism does not block the movement of the first hinge mechanism.

Die kinematischen Verbindungen über den ersten und den zweiten Gelenkmechanismus sind bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht so zu verstehen, dass die jeweiligen Bewegungen nur in einer einzigen Ebene, d. h. in der ersten bzw. in der zweiten Ebene stattfinden können. Vielmehr ist die Kinematik des Gelenkes so zu verstehen, dass beim Stillstand des ersten Gelenkmechanismus der zweite Gelenkmechanismus die zuvor beschriebene Bewegung in der zweiten Ebene durchführen kann und bei Stillstand des zweiten Gelenkmechanismus der erste Gelenkmechanismus die zuvor beschriebene Bewegung in der ersten Ebene durchführen kann. Durch eine Betätigung des zweiten Gelenkmechanismus verschiebt sich der erste Gelenkmechanismus und somit die erste Ebene, in der die Bewegung des dritten und des vierten Anlenkpunktes ausgeführt wird. Umgekehrt verschiebt sich durch eine Betätigung des ersten Gelenkmechanismus der zweite Gelenkmechanismus und somit die zweite Ebene, in der bei dem zweiten Gelenkmechanismus die Bewegung des siebten und des achten Anlenkpunktes stattfindet. Die erfindungsgemäße Lösung stellt somit ein Gelenk bereit, das zumindest zwei Freiheitsgrade aufweist.The kinematic connections via the first and the second joint mechanism are in the solution according to the invention not to be understood that the respective movements only in a single plane, d. H. can take place in the first and in the second level. Rather, the kinematics of the joint is to be understood that at standstill of the first joint mechanism, the second joint mechanism can perform the previously described movement in the second plane and at standstill of the second joint mechanism, the first joint mechanism can perform the previously described movement in the first plane. Actuation of the second hinge mechanism shifts the first hinge mechanism, and thus the first plane, in which the movement of the third and fourth hinge points is performed. Conversely, actuation of the first link mechanism shifts the second link mechanism, and thus the second plane, in which the second linkage mechanism moves the seventh and eighth linkage points. The solution according to the invention thus provides a joint which has at least two degrees of freedom.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Gelenkmechanismus derart angeordnet sind, dass in der Ausgangsposition des Gelenks die zweite Ebene orthogonal zu der ersten Ebene liegt. Diese Anordnung ermöglicht eine in zwei Raumrichtungen gleichmäßig ausführbare Bewegung des Gelenkes.Preferably, it is provided that the first and the second hinge mechanism are arranged such that in the initial position of the joint, the second plane is orthogonal to the first plane. This arrangement allows a uniformly executable in two spatial directions movement of the joint.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass bei dem zweiten Gelenkmechanismus der sechste Anlenkpunkt an der Basis durch den ersten und zweiten Anlenkpunkt des ersten Gelenkmechanismus gebildet ist und/oder dass bei dem zweiten Gelenkmechanismus der achte Anlenkpunkt an dem Endflansch durch den dritten und den vierten Anlenkpunkt des ersten Gelenkmechanismus gebildet ist. Mit anderen Worten: Der erste Gelenkmechanismus bildet einen Teil des zweiten Gelenkmechanismus, indem zwei Anlenkpunkte des ersten Gelenkmechanismus die Anlenkpunkte des zweiten Gelenkmechanismus bilden.The invention advantageously provides that in the second hinge mechanism the sixth articulation point on the base is formed by the first and second articulation point of the first articulation mechanism and / or in the second articulation mechanism the eighth articulation point on the end flange is formed by the third and the fourth articulation point An articulation point of the first hinge mechanism is formed. In other words, the first linkage mechanism forms part of the second linkage mechanism in that two linkage points of the first linkage mechanism form the linkage points of the second linkage mechanism.

Unter Anlenkpunkten im Sinne der Erfindung sind nicht zwangsläufig die gegenständlichen Anlenkungen zu verstehen, sondern vielmehr werden als Anlenkpunkte im Rahmen der Erfindung die Punkte verstanden, die funktionell eine Anlenkung eines Gelenkmechanismus sind.Under articulation points in the context of the invention are not necessarily the representational linkages to understand, but rather are understood as points of articulation in the context of the invention, the points that are functionally an articulation of a hinge mechanism.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anlenkpunkt an der Basis gleich dem Abstand zwischen dem dritten und dem vierten Anlenkpunkt an dem Endflansch ist. Auch kann vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen dem fünften und dem sechsten Anlenkpunkt an der Basis gleich dem Abstand zwischen dem siebten und dem achten Anlenkpunkt an dem Endflansch ist. Durch den gleichmäßigen Abstand zwischen den Anlenkpunkten jeweils an der Basis und an dem Endflansch bei einem Gelenkmechanismus oder beiden Gelenkmechanismen ist eine gleichmäßige Bewegung des Endflansches im Verhältnis zu der Basis in vorteilhafter Weise möglich.It is preferably provided that the distance between the first and the second articulation point on the base is equal to the distance between the third and the fourth articulation point on the end flange. It can also be provided that the distance between the fifth and the sixth articulation point on the base is equal to the distance between the seventh and the eighth articulation point on the end flange. Due to the uniform distance between the articulation points respectively at the base and at the end flange in a hinge mechanism or both hinge mechanisms a uniform movement of the end flange in relation to the base is advantageously possible.

Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Abstände der Anlenkpunkte eines Gelenkmechanismus an Basis und Endflansch unterschiedlich sind. Dadurch sind Gelenke mit unterschiedlichen Bewegungseigenschaften realisierbar.Of course, it is also possible that the distances of the articulation points of a hinge mechanism at the base and end flange are different. As a result, joints with different movement properties can be realized.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass der erste Gelenkmechanismus zwei Diagonalhebel aufweist, die die Basis und den Endflansch verbinden, wobei die Diagonalhebel vorzugsweise gleich oder symmetrisch sind. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Diagonalhebel sich kreuzend angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung des ersten Gelenkmechanismus wird ein Gelenk geschaffen, dass nur einen sehr kleinen Bauraum benötigt.The invention advantageously provides that the first hinge mechanism has two diagonal levers connecting the base and the end flange, wherein the diagonal levers are preferably equal or symmetrical. It is preferably provided that the diagonal levers are arranged crossing each other. By this embodiment of the first joint mechanism, a joint is created that requires only a very small space.

Mit Hilfe der Diagonalhebel ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Anlenkpunkte zur Bildung des ersten Gelenkmechanismus zu verbinden. Durch die sich kreuzende Anordnung können der erste Anlenkpunkt an der Basis mit dem dritten Anlenkpunkt an dem Endflansch und der zweite Anlenkpunkt an der Basis mit dem vierten Anlenkpunkt an dem Endflansch verbunden werden, so dass die erfindungsgemäße Kinematik des ersten Gelenkmechanismus verwirklicht wird.With the help of the diagonal levers, it is advantageously possible to connect the articulation points to form the first hinge mechanism. By the intersecting arrangement, the first articulation point at the base can be connected to the third articulation point at the end flange and the second articulation point at the base to the fourth articulation point at the end flange, so that the kinematics of the first articulation mechanism according to the invention is realized.

Dabei kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Anlenkpunkt an der Basis jeweils durch eine um zwei Achsen rotierbare Gelenkanordnung gebildet ist, wobei die Gelenkanordnungen jeweils einen der Diagonalhebel mit der Basis verbinden. Ferner kann vorgesehen sein, dass jeweils eine um zwei Achsen rotierbare Gelenkanordnung den dritten und den vierten Anlenkpunkt an dem Endflansch bildet und jeweils einen der Diagonalhebel mit dem Endflansch verbindet.It can be provided in an advantageous manner that the first and the second pivot point is formed on the base in each case by a rotatable about two axes hinge assembly, wherein the Joint arrangements each connect one of the diagonal levers to the base. Furthermore, it can be provided that in each case a rotatable about two axes hinge assembly forms the third and the fourth pivot point on the end flange and each one of the diagonal lever connects to the end flange.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Achsen, um die die Gelenkanordnung rotierbar ist, orthogonal zueinander sind. Erfindungsgemäß kann somit vorgesehen sein, dass bei dem ersten Gelenkmechanismus jeder Anlenkpunkt aus einer Gelenkanordnung besteht, die jeweils zwei Freiheitsgrade besitzt. Die Gelenkanordnungen können dabei jeweils aus zwei Drehgelenken bestehen.It is preferably provided that the axes about which the joint arrangement is rotatable are orthogonal to one another. According to the invention, it can thus be provided that in the first joint mechanism, each articulation point consists of a joint arrangement, each having two degrees of freedom. The joint arrangements can each consist of two swivel joints.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Gelenkanordnungen an der Basis jeweils ein Drehgelenk auf. Die Drehgelenke werden über eine erste Welle an der Basis verbunden, derart, dass die Achsen, um die die Gelenkanordnungen an der Basis jeweils rotierbar sind, die Drehachsen der Drehgelenke und der ersten Welle sind. Dabei ist es in vorteilhafter Weise möglich, die entsprechenden Gelenkanordnungen, die zwei Freiheitsgrade aufweisen, zu bilden, um den konstruktiven Aufwand durch das Vorsehen einer gemeinsamen Welle, die die Drehgelenke verbindet und in jeder Gelenkanordnung als weiteres Drehgelenk wirkt, gering zu halten.In a particularly preferred embodiment of the invention, the hinge assemblies each have a hinge on the base. The pivots are connected to the base via a first shaft such that the axes about which the hinge assemblies on the base are respectively rotatable are the axes of rotation of the pivots and the first shaft. It is advantageously possible to form the corresponding joint arrangements, which have two degrees of freedom, to keep the design effort by providing a common shaft, which connects the hinges and acts in each hinge assembly as a further pivot low.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen auch die Gelenkanordnungen an dem Endflansch jeweils ein Drehgelenk auf und eine zweite Welle verbindet die Drehgelenke an dem Endflansch, derart, dass die Achsen, um die die Gelenkanordnungen an dem Endflansch jeweils rotierbar sind, die Drehachsen der Drehgelenke und der zweiten Welle sind.In a particularly preferred embodiment, also the hinge assemblies on the end flange each have a hinge and a second shaft connects the hinges to the end flange, such that the axes about which the hinge assemblies are rotatable on the end flange, the axes of rotation of the hinges and second wave.

Die Erfindung kann somit vorsehen, dass die Anlenkungen an Basis und Endflansch in dem ersten Gelenkmechanismus symmetrisch aufgebaut sind. In Verbindung mit symmetrischen oder gleichen Diagonalhebeln ist somit eine konstruktiv besonders vorteilhafte und einfache Ausgestaltung des ersten Gelenkmechanismus möglich.The invention can thus provide that the linkages are constructed symmetrically at the base and end flange in the first hinge mechanism. In conjunction with symmetrical or equal diagonal levers thus a structurally particularly advantageous and simple embodiment of the first hinge mechanism is possible.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Gelenkmechanismus einen Transversalhebel aufweist, der die Basis und den Endflansch verbindet. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Transversalhebel in der Ausgangsposition des Gelenks kreuzend zu der ersten Ausgangsebene des ersten Gelenkmechanismus angeordnet ist. Durch das Vorsehen des Transversalhebels, der insbesondere kreuzend zu der ersten Ausgangsebene des ersten Gelenkmechanismus angeordnet ist, lässt sich die erfindungsgemäße Bewegung des zweiten Gelenkmechanismus auf eine besonders vorteilhafte Weise realisieren.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the second hinge mechanism has a transverse lever which connects the base and the end flange. It can be provided that the transverse lever is arranged in the initial position of the joint crossing to the first output plane of the first hinge mechanism. By providing the transverse lever, which is arranged in particular crossing to the first output plane of the first hinge mechanism, the movement of the second hinge mechanism according to the invention can be realized in a particularly advantageous manner.

In dem zweiten Gelenkmechanismus kann eine um zwei Achsen rotierbare weitere Gelenkanordnung den fünften Anlenkpunkt an der Basis bilden und den Transversalhebel mit der Basis verbinden. Vorzugsweise ist dabei die weitere Gelenkanordnung ein zweiachsiges Drehgelenk, wobei vorzugsweise die Achsen, um die die weitere Gelenkanordnung rotierbar sind, orthogonal zueinander sind.In the second hinge mechanism, a further hinge assembly rotatable about two axes may form the fifth hinge point on the base and connect the transverse lever to the base. Preferably, the further joint arrangement is a two-axis rotary joint, wherein preferably the axes about which the further joint arrangement are rotatable are orthogonal to one another.

Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Kugelgelenk den siebten Anlenkpunkt an dem Endflansch bildet und den Transversalhebel mit dem Endflansch verbindet.Furthermore, it can be provided that a ball joint forms the seventh articulation point on the end flange and connects the transverse lever to the end flange.

Dabei wird vorzugsweise an dem zweiten Gelenkmechanismus eine weitere Verbindung zwischen Basis und Endflansch durch die Diagonalhebel des ersten Gelenkmechanismus gebildet.In this case, a further connection between the base and end flange is preferably formed by the diagonal lever of the first hinge mechanism at the second hinge mechanism.

Durch die Anordnung des Transversalhebels und das Zusammenspiel des ersten und zweiten Gelenkmechanismus ist es in vorteilhafter Weise mit konstruktiv geringem Aufwand möglich, die erfindungsgemäße Bewegung des zweiten Gelenkmechanismus zu verwirklichen. Gleichzeitig wird gewährleistet, dass das Gelenk einen geringen Bauraum benötigt.The arrangement of the transverse lever and the interaction of the first and second hinge mechanism, it is possible in an advantageous manner with a constructively low effort to realize the inventive movement of the second hinge mechanism. At the same time it is ensured that the joint requires a small space.

Die Erfindung sieht somit als eine bevorzugte Ausgestaltung vor, dass bei einem Gelenk für einen Roboter mit einer Basis und einem Endflansch und mit einem die Basis und den Endflansch verbindenden ersten und zweiten Gelenkmechanismus der erste Gelenkmechanismus durch zwei Diagonalhebel gebildet wird, die vorzugsweise sich kreuzend angeordnet sind. Dabei verbindet ein Diagonalhebel einen ersten Anlenkpunkt an der Basis mit einem dritten Anlenkpunkt an dem Endflansch und der andere Diagonalhebel verbindet einen zweiten Anlenkpunkt an der Basis mit einem vierten Anlenkpunkt an dem Endflansch. Die Anlenkpunkte sind dabei jeweils mit Abstand zueinander angeordnet. In der Ausgangsposition des Gelenks ist dabei der erste Anlenkpunkt weiter von dem dritten Anlenkpunkt beabstandet als der zweite Anlenkpunkt und der zweite Anlenkpunkt weiter von dem vierten Anlenkpunkt beabstandet als der erste Anlenkpunkt.The invention thus provides as a preferred embodiment that in a joint for a robot having a base and an end flange and with a first and second link mechanism connecting the base and the end flange, the first link mechanism is formed by two diagonal levers which are preferably arranged crossing each other are. In this case, a diagonal lever connects a first articulation point on the base with a third articulation point on the end flange and the other diagonal lever connects a second articulation point on the base with a fourth articulation point on the end flange. The pivot points are each arranged at a distance from each other. In the initial position of the joint while the first articulation point is further spaced from the third articulation point than the second articulation point and the second articulation point further from the fourth articulation point spaced as the first articulation point.

Der zweite Gelenkmechanismus weist einen Transversalhebel auf, der die Basis und den Endflansch verbindet. Dieser Transversalhebel ist dabei kreuzend zu der Ebene angeordnet, in der sich die Anlenkpunkte des ersten Gelenkmechanismus in der Ausgangsposition des Gelenkes befinden. Der erste und der zweite Gelenkmechanismus sind dabei so ausgestaltet, dass die Diagonalhebel des ersten Gelenkmechanismus wie ein weiterer Transversalhebel des zweiten Gelenkmechanismus wirken, der kreuzend dem ersten Transversalhebel angeordnet ist.The second hinge mechanism has a transverse lever connecting the base and the end flange. This transverse lever is arranged crossing to the plane in which the articulation points of the first hinge mechanism are in the starting position of the joint. The first and the second hinge mechanism are designed so that the diagonal lever of the first hinge mechanism as another transversal lever act of the second hinge mechanism, which is arranged crossing the first transverse lever.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen der erste und der zweite Gelenkmechanismus an der Basis jeweils eine Betätigungsanlenkung zur Einleitung von Bewegungen in das Gelenk auf. Dadurch ist es möglich, an der Basis eine Bewegung in das Gelenk einzuleiten, die von dem Gelenk übertragen wird und in einer Bewegung des Endflansches resultiert. Dabei sieht die Erfindung in besonders vorteilhafter Weise vor, dass die Betätigungsanlenkung an dem ersten Gelenkmechanismus an der ersten Welle zur Einleitung einer rotatorischen Bewegung in die Welle angeordnet ist. Auf diese Weise ist es besonders vorteilhaft möglich, mit nur einer Betätigung eine Bewegung sowohl in die Gelenkanordnung des ersten Anlenkpunktes als auch in die Gelenkanordnung des zweiten Anlenkpunktes einzuleiten und somit eine Bewegung in beiden Diagonalhebeln zu bewirken. Das Vorsehen einer gemeinsamen Welle als Teil der Gelenkanordnungen des ersten Gelenkmechanismus an der Basis bewirkt somit, dass mit dem Vorsehen einer einzigen Betätigungsanlenkung beide Gelenkanordnungen bewegbar sind. Durch die Einleitung einer rotatorischen Bewegung in die Gelenkanordnungen des ersten Gelenkmechanismus an der Basis werden die Diagonalhebel starr verschoben und es findet die Bewegung des zweiten Gelenkmechanismus statt.In a particularly preferred embodiment of the invention, the first and the second hinge mechanism on the base each have a Betätigungsanlenkung for initiating movements in the joint. This makes it possible to initiate movement at the base in the joint, which is transmitted from the joint and results in a movement of the end flange. The invention provides in a particularly advantageous manner that the Betätigungsanlenkung is arranged on the first hinge mechanism on the first shaft for initiating a rotational movement in the shaft. In this way, it is particularly advantageous possible to initiate movement with only one actuation both in the joint arrangement of the first articulation point and in the joint arrangement of the second articulation point and thus to effect a movement in both diagonal levers. Providing a common shaft as part of the hinge assemblies of the first hinge mechanism on the base thus causes both hinge assemblies to be movable with the provision of a single actuating linkage. By initiating a rotational movement into the hinge assemblies of the first hinge mechanism at the base, the diagonal levers are rigidly displaced and the movement of the second hinge mechanism takes place.

Die Betätigungsanlenkung an dem zweiten Gelenkmechanismus kann an dem zweiachsigen Drehgelenk zur Einleitung einer rotatorischen Bewegung in einer Achse des zweiachsigen Drehgelenkes angeordnet sein. Die Einleitung der rotatorischen Bewegung in die Achse eines der Drehgelenke kann somit den Transversalhebel starr verschieben, wodurch eine Bewegung des ersten Gelenkmechanismus hervorgerufen wird.The Betätigungsanlenkung on the second hinge mechanism may be disposed on the biaxial pivot for initiating a rotational movement in an axis of the biaxial pivot. The initiation of the rotational movement in the axis of one of the swivel joints can thus rigidly displace the transversal lever, causing a movement of the first linkage mechanism.

Das Vorsehen entsprechender Gelenkanordnungen mit entsprechenden Freiheitsgraden bzw. Achsen, um die die Gelenkanordnungen rotieren, ist es möglich, dass durch das Vorsehen von zwei Betätigungsanlenkungen das gesamte Gelenk steuerbar ist. Dabei können Bewegungen über die Betätigungsanlenkungen unabhängig voneinander in den ersten und den zweiten Gelenkmechanismus eingeleitet werden.The provision of corresponding joint arrangements with corresponding degrees of freedom or axes about which the joint arrangements rotate, it is possible that by providing two Betätigungsanlenkungen the entire joint is controllable. In this case, movements can be initiated via the Betätigungsanlenkungen independently from each other in the first and the second hinge mechanism.

Es kann vorgesehen sein, dass die Basis und der Endflansch Öffnungen aufweisen, durch die Seile oder Zugmittel geführt werden können, die mit einem an dem Endflansch anordbaren Effektor verbindbar sind. Dabei können die Öffnungen vorzugsweise Führungsrollen zum Führen von Seilen oder Zugmitteln aufweisen. Das Gelenk ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass es trotz einer sehr kompakten Bauweise des Gelenkes möglich ist, Seil und Zugmittel oder andere Steuermittel, wie beispielsweise eine hydraulische oder elektrische Steuerleitung, durch das Gelenk zu führen, um somit an dem Endflansch angeordnete Elemente anzuschließen.It may be provided that the base and the end flange have openings through which ropes or traction means can be guided, which can be connected to an effector which can be arranged on the end flange. The openings may preferably have guide rollers for guiding ropes or traction means. The joint advantageously makes it possible, despite a very compact construction of the joint, to guide the cable and traction means or other control means, such as a hydraulic or electrical control line, through the joint so as to connect elements arranged on the end flange.

Ferner kann die Erfindung vorsehen, dass die Basis eine drehbare Halterung aufweist, die eine axiale Drehung des Gelenkes ermöglicht. Neben der Bewegung des Gelenkes über den ersten und zweiten Gelenkmechanismus ist somit eine weitere Bewegung, nämlich die Drehung des gesamten Gelenkes, möglich. Auf diese Weise wird ein Gelenk realisierbar, dass der Bewegung der menschlichen Hand sehr ähnlich ist.Furthermore, the invention may provide that the base has a rotatable support which allows axial rotation of the joint. In addition to the movement of the joint via the first and second hinge mechanism is thus a further movement, namely the rotation of the entire joint, possible. In this way, a joint can be realized that is very similar to the movement of the human hand.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gelenkes unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, an embodiment of a joint according to the invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. Show it:

1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gelenkes, 1 a schematic perspective view of a joint according to the invention,

2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Gelenkes und 2 a schematic diagram of a joint according to the invention and

3 eine schematische perspektivische Ansicht eines ausgelenkten erfindungsgemäßen Gelenkes. 3 a schematic perspective view of a deflected joint according to the invention.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Gelenk 1 für einen Roboter schematisch und in perspektivischer Ansicht dargestellt. Das Gelenk 1 weist eine Basis 10 und einen Endflansch 20 auf. Die Basis 10 und der Endflansch 20 sind über einen ersten Gelenkmechanismus 3 und einen zweiten Gelenkmechanismus 5 miteinander verbunden. Der erste Gelenkmechanismus 3 weist zwei Diagonalhebel 40 auf, die an der Basis 10 an einem ersten Anlenkpunkt 11 und einem zweiten Anlenkpunkt 12 und an dem Endflansch 20 an einem dritten Anlenkpunkt 23 und einem vierten Anlenkpunkt 24 angelenkt sind. Die Diagonalhebel 40 sind an den Anlenkpunkten jeweils über Gelenkanordnungen 60 mit Basis oder Endflansch verbunden. Die Gelenkanordnungen 60 an der Basis 10 weisen jeweils ein Drehgelenk 61 auf, wobei die Drehgelenke 61 über eine in 1 verdeckte erste Welle 30 verbunden sind. Die erste Welle 30 ist in der 2 schematisch dargestellt.In 1 is an inventive joint 1 for a robot shown schematically and in perspective view. The joint 1 has a base 10 and an end flange 20 on. The base 10 and the end flange 20 are via a first link mechanism 3 and a second hinge mechanism 5 connected with each other. The first joint mechanism 3 has two diagonal levers 40 on that at the base 10 at a first point of articulation 11 and a second point of articulation 12 and on the end flange 20 at a third point of articulation 23 and a fourth point of articulation 24 are articulated. The diagonal levers 40 are at the articulation points in each case via joint arrangements 60 connected to base or end flange. The joint arrangements 60 at the base 10 each have a hinge 61 on, with the swivel joints 61 about one in 1 hidden first wave 30 are connected. The first wave 30 is in the 2 shown schematically.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird in den Gelenkanordnungen 60 an der Basis 10 durch die Drehgelenke 61 jeweils eine Bewegung der Diagonalhebel 40 um eine vertikale Achse ermöglicht, während die erste Welle 30 eine Bewegung der Diagonalhebel 40 um eine horizontale Achse zulässt.At the in 1 illustrated embodiment is in the hinge assemblies 60 at the base 10 through the swivel joints 61 one movement of the diagonal lever 40 allows for a vertical axis while the first shaft 30 a movement of the diagonal levers 40 around a horizontal axis allows.

Der erste Gelenkmechanismus 3 weist ferner an dem Endflansch 20 Gelenkanordnungen 60 auf, die die Diagonalhebel 40 an den dritten und vierten Anlenkpunkten 23, 24 an dem Endflansch 20 anbinden. Die Gelenkanordnungen 60 werden durch jeweils ein Drehgelenk 61 gebildet, die über eine zweite Welle 31 miteinander verbunden sind. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehgelenkes ermöglichen die Drehgelenke 61 der Gelenkanordnung 60 eine Bewegung der Diagonalhebel 40 jeweils um eine vertikale Achse, während die zweite Welle 31 eine Bewegung der Diagonalhebel 40 gegenüber dem Endflansch 20 um eine horizontale Achse ermöglichen.The first joint mechanism 3 also points to the end flange 20 joint arrangements 60 on, the diagonal levers 40 at the third and fourth points of articulation 23 . 24 at the end flange 20 tie. The joint arrangements 60 are each made by a swivel joint 61 formed over a second wave 31 connected to each other. At the in 1 illustrated embodiment of a rotary joint according to the invention allow the hinges 61 the joint arrangement 60 a movement of the diagonal levers 40 each about a vertical axis, while the second wave 31 a movement of the diagonal levers 40 opposite the end flange 20 to allow for a horizontal axis.

Bei dem ersten Gelenkmechanismus 3 sind die Diagonalhebel 40 jeweils in einem unteren Bereich an der Basis 10 und in einem oberen Bereich des Endflansches 20 angelenkt. Mit anderen Worten: Der erste und zweite Anlenkpunkt 11 und 12 sind am unteren Teil der Basis angeordnet, während der dritte und vierte Anlenkpunkt 23 und 24 am oberen Teil des Endflansches angeordnet sind.At the first joint mechanism 3 are the diagonal levers 40 each in a lower area at the base 10 and in an upper region of the end flange 20 hinged. In other words: the first and second articulation point 11 and 12 are arranged at the lower part of the base, while the third and fourth articulation point 23 and 24 are arranged at the upper part of the end flange.

Der zweite Gelenkmechanismus 5 weist einen Transversalhebel 50 auf, der an einem fünften Anlenkpunkt 15 an der Basis und an einem siebten Anlenkpunkt 27 an dem Endflansch 20 angelenkt ist. Die Anlenkung des Transversalhebels 50 an dem fünften Anlenkpunkt 15 an der Basis 10 erfolgt über eine weitere Gelenkanordnung 65, die aus einem Drehgelenk 61 und einem Drehgelenk 62 besteht. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist dabei das Drehgelenk 61 eine vertikale Drehachse auf, während das Drehgelenk 62 eine horizontale Drehachse aufweist, so dass der Transversalhebel 50 an dem fünften Anlenkpunkt 15 gegenüber der Basis entlang einer vertikalen und einer horizontalen Achse verschwenkt werden kann.The second joint mechanism 5 has a transversal lever 50 on, at a fifth pivot point 15 at the base and at a seventh point of articulation 27 at the end flange 20 is articulated. The articulation of the transversal lever 50 at the fifth point of articulation 15 at the base 10 takes place via a further joint arrangement 65 that made a swivel 61 and a swivel 62 consists. In the in 1 illustrated embodiment, in this case, the rotary joint 61 a vertical axis of rotation while the swivel joint 62 has a horizontal axis of rotation, so that the transverse lever 50 at the fifth point of articulation 15 relative to the base along a vertical and a horizontal axis can be pivoted.

An dem siebten Anlenkpunkt 27 an dem Endflansch 20 erfolgt die Anlenkung des Transversalhebels 50 über ein Kugelgelenk 63. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kugelgelenk derart angeordnet, dass es in horizontaler Ebene Schubkräfte von dem Transversalhebel 50 an den Endflansch übertragen kann.At the seventh point of articulation 27 at the end flange 20 the articulation of the transversal lever takes place 50 over a ball joint 63 , At the in 1 illustrated embodiment, the ball joint is arranged such that it in a horizontal plane thrust forces from the transverse lever 50 can transfer to the end flange.

Der erste Gelenkmechanismus 3 ist dabei so angeordnet, dass die Diagonalhebel 40 einen fiktiven zweiten Transversalhebel für den zweiten Gelenkmechanismus 5 bilden, der kreuzend zu dem Transversalhebel 50 angeordnet ist und eine Verbindung zwischen einem in 1 verdeckten sechsten Anlenkpunkt 16 an der Basis 10 und einem achten Anlenkpunkt 28 an dem Endflansch 20 bildet.The first joint mechanism 3 is arranged so that the diagonal lever 40 a fictitious second transverse lever for the second hinge mechanism 5 Make that crossing to the transversal lever 50 is arranged and a connection between an in 1 concealed sixth articulation point 16 at the base 10 and an eighth articulation point 28 at the end flange 20 forms.

Die Basis 10 weist eine Öffnung 82 auf, während der Endflansch 20 eine Öffnung 84 aufweist, die es ermöglichen, Seile, Zugmittel oder Leitungen, wie beispielsweise eine elektrische oder hydraulische Leitung, durch das Gelenk 1 zu führen. Für die Führung von Seilen und Zugmitteln sind an der Öffnung 84 an dem Endflansch 20 und an der Öffnung 82 an der Basis 10 Führungsrollen 80 vorgesehen, die eine gute Führung der Seile und Zugmittel ermöglicht.The base 10 has an opening 82 on while the end flange 20 an opening 84 which allow ropes, traction means or conduits, such as an electrical or hydraulic line, through the joint 1 respectively. For the guidance of ropes and traction means are at the opening 84 at the end flange 20 and at the opening 82 at the base 10 guide rollers 80 provided that allows a good guidance of the ropes and traction means.

An der Basis 10 ist eine Betätigungsanlenkung 70 an dem ersten Gelenkmechanismus 3 und eine Betätigungsanlenkung 71 an dem zweiten Gelenkmechanismus 5 vorgesehen, die jeweils die Einleitung einer rotatorischen Bewegung in dem jeweiligen Gelenkmechanismus ermöglicht.At the base 10 is a Betätigungsanlenkung 70 at the first hinge mechanism 3 and a Betätigungsanlenkung 71 on the second hinge mechanism 5 provided, each of which allows the initiation of a rotational movement in the respective hinge mechanism.

In 2 ist das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Gelenk 1 schematisch in einer Prinzipskizze dargestellt, mit dem Unterschied, dass die Betätigungsanlenkung 70 in 2 an der Gelenkanordnung 60 des Anlenkpunktes 11 an der Basis 10 angeordnet ist und nicht, wie in 1 dargestellt ist, an der Gelenkanordnung 60 des Anlenkpunktes 12.In 2 is that in 1 illustrated joint according to the invention 1 schematically illustrated in a schematic diagram, with the difference that the Betätigungsanlenkung 70 in 2 at the joint arrangement 60 of the articulation point 11 at the base 10 is arranged and not, as in 1 is shown at the hinge assembly 60 of the articulation point 12 ,

Über die Betätigungsanlenkung 70 wird eine rotatorische Bewegung in die erste Welle 30 an dem ersten Anlenkpunkt 11 des ersten Gelenkmechanismus 3 eingeleitet. Über die Welle 30 wird dabei die rotatorische Bewegung auch in den Gelenkmechanismus 60 des zweiten Anlenkpunktes 12 an der Basis 10 übertragen. Aufgrund der fehlenden Freiheitsgrade der Drehgelenke 61 an dem ersten Anlenkpunkt 11 und dem zweiten Anlenkpunkt 12 an der Basis 10 übertragen die Diagonalhebel 40 die Drehbewegung wie ein einziger fiktiver Hebel auf den Endflansch 20, so dass dieser nach oben oder unten gedrückt wird. Dadurch wird die Bewegung des zweiten Gelenkmechanismus 5 initiiert. Der achte Anlenkpunkt 28 an dem Endflansch 20 wird durch die Gelenkanordnungen 60 des dritten Anlenkpunktes 23 und des vierten Anlenkpunktes 24 des ersten Gelenkmechanismus 3 an dem Endflansch 20 gebildet und ist der den Anlenkpunkt des zuvor beschriebenen fiktiven Hebels an dem Endflansch 20.About the Betätigungsanlenkung 70 becomes a rotational movement in the first wave 30 at the first point of articulation 11 of the first joint mechanism 3 initiated. About the wave 30 In this case, the rotational movement is also in the joint mechanism 60 of the second articulation point 12 at the base 10 transfer. Due to the missing degrees of freedom of the swivel joints 61 at the first point of articulation 11 and the second link point 12 at the base 10 transfer the diagonal levers 40 the rotation like a single fictitious lever on the end flange 20 so that it is pushed up or down. This will cause the movement of the second hinge mechanism 5 initiated. The eighth articulation point 28 at the end flange 20 gets through the joint arrangements 60 of the third point of articulation 23 and the fourth point of articulation 24 of the first joint mechanism 3 at the end flange 20 is formed and is the point of articulation of the previously described fictitious lever on the end flange 20 ,

Der sechste Anlenkpunkt 16 an der Basis 10 wird von den Gelenkanordnungen 60 des ersten Gelenkmechanismus 3 an dem ersten Anlenkpunkt 11 und dem zweiten Anlenkpunkt 12 an der Basis 10 gebildet und bildet den Anlenkpunkt des zuvor beschriebenen fiktiven Hebels an der Basis 10. Der achte Anlenkpunkt 28 ist somit in einer Ebene nur auf einer Kreisbahn um den sechsten Anlenkpunkt 16 an der Basis 10 bewegbar.The sixth point of articulation 16 at the base 10 is from the joint arrangements 60 of the first joint mechanism 3 at the first point of articulation 11 and the second link point 12 at the base 10 formed and forms the point of articulation of the previously described fictitious lever on the base 10 , The eighth articulation point 28 is thus in one plane only on a circular path around the sixth point of articulation 16 at the base 10 movable.

Gleichzeitig ist der siebte Anlenkpunkt 27 an der Basis durch die starre Verbindung über den Transversalhebel 50 in einer Ebene nur auf einer Kreisbahn um den fünften Anlenkpunkt 15 an der Basis 10 bewegbar.At the same time, the seventh articulation point 27 at the base by the rigid connection via the transversal lever 50 in a plane only on a circular path around the fifth point of articulation 15 at the base 10 movable.

Durch die Einleitung einer rotatorischen Bewegung in die Betätigungsanlenkung 70 wird somit der Endflansch 20 über den zweiten Gelenkmechanismus in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vertikal auf einer gekrümmten Bahn bewegt.By initiating a rotary movement in the Betätigungsanlenkung 70 thus becomes the end flange 20 over the second Hinge mechanism in the illustrated embodiment moves vertically on a curved path.

Die Betätigungsanlenkung 71 leitet eine rotatorische Bewegung in das Drehgelenk 61 der weiteren Gelenkanordnung 65 an dem fünften Anlenkpunkt 15 an der Basis 10 ein. Aufgrund des nur einen Freiheitsgrades des Drehgelenkes 62 der weiteren Gelenkanordnung 65 und der entsprechenden Anordnung des Kugelgelenkes 63 an dem siebten Anlenkpunkt 27 an dem Endflansch 20 schiebt der Transversalhebel 50 den Endflansch 20 auf einer horizontalen Bahn. Dadurch wird die Bewegung des ersten Gelenkmechanismus 3 initiiert.The actuating linkage 71 initiates a rotational movement in the hinge 61 the further joint arrangement 65 at the fifth point of articulation 15 at the base 10 one. Due to the only one degree of freedom of the rotary joint 62 the further joint arrangement 65 and the corresponding arrangement of the ball joint 63 at the seventh point of articulation 27 at the end flange 20 pushes the transversal lever 50 the end flange 20 on a horizontal track. This will cause the movement of the first link mechanism 3 initiated.

Der Gelenkmechanismus 3 ist dabei so ausgestaltet, dass sich aufgrund der starren Verbindung durch die Diagonalhebel 40 in einer Ebene der dritte Anlenkpunkt 23 an dem Endflansch 20 nur auf einer Kreisbahn um den ersten Anlenkpunkt 11 an der Basis 10 bewegen kann, während der vierte Anlenkpunkt 24 an dem Endflansch sich nur auf einer Kreisbahn um den zweiten Anlenkpunkt 12 an der Basis 10 bewegen kann.The hinge mechanism 3 is designed so that due to the rigid connection through the diagonal lever 40 in a plane the third point of articulation 23 at the end flange 20 only on a circular path around the first point of articulation 11 at the base 10 can move while the fourth pivot point 24 on the end flange only on a circular path around the second pivot point 12 at the base 10 can move.

Durch die Einleitung einer Drehbewegung in die Betätigungsanlenkung 71 der weiteren Gelenkanordnung 65 wird somit in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die horizontale Bewegung des Endflansches 20 auf einer gekrümmten Bahn bewirkt.By the introduction of a rotary movement in the Betätigungsanlenkung 71 the further joint arrangement 65 is thus in the in 2 illustrated embodiment, the horizontal movement of the end flange 20 effected on a curved path.

Der erste und der zweite Gelenkmechanismus 3, 5 sind dabei so ausgestaltet, dass die Bewegung des jeweils anderen Gelenkmechanismus zugelassen wird. So wird die durch die Lagerung der ersten Welle 30 und der zweiten Welle 31 eine Drehung der Gelenkanordnungen 60 an dem ersten und zweiten Anlenkpunkt 11, 12 der Basis 10 und dem dritten und vierten Anlenkpunkt 23, 24 an dem Endflansch 20 um eine in dem Ausführungsbeispiel der 2 horizontale Achse ermöglicht und somit die Bewegung des zweiten Gelenkmechanismus 5 zugelassen. Umgekehrt ermöglicht das Drehgelenk 61 der weiteren Gelenkanordnung 65 an dem fünften Anlenkpunkt 15 an der Basis 10 und das Kugelgelenk 63 an dem siebten Anlenkpunkt 27 an der Basis 10 die Bewegung des ersten Gelenkmechanismus 3.The first and the second hinge mechanism 3 . 5 are designed so that the movement of the other hinge mechanism is allowed. So that's by the storage of the first wave 30 and the second wave 31 a rotation of the joint arrangements 60 at the first and second articulation points 11 . 12 the base 10 and the third and fourth articulation points 23 . 24 at the end flange 20 one in the embodiment of the 2 horizontal axis allows and thus the movement of the second hinge mechanism 5 authorized. Conversely, the hinge allows 61 the further joint arrangement 65 at the fifth point of articulation 15 at the base 10 and the ball joint 63 at the seventh point of articulation 27 at the base 10 the movement of the first joint mechanism 3 ,

In den 1 und 2 ist die Ausgangsposition eines erfindungsgemäßen Gelenkes dargestellt. Der erste und der zweite Anlenkpunkt 11 und 12 sowie der dritte und der vierte Anlenkpunkt 23 und 24 befinden sich dabei in einer Ebene, die in der in 2 dargestellten Prinzipskizze schräg durch Bild verlaufen würde. Kreuzend zu dieser Ebene ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Transversalhebel 50 angeordnet.In the 1 and 2 the starting position of a joint according to the invention is shown. The first and the second point of articulation 11 and 12 as well as the third and the fourth point of articulation 23 and 24 are located in a plane that is in the in 2 illustrated schematic diagram would run obliquely through image. Crossing to this level is in the in 2 illustrated embodiment of the transverse lever 50 arranged.

In der dargestellten Ausgangsposition ist der dritte Anlenkpunkt 23 weiter von dem ersten Anlenkpunkt 11 als von dem zweiten Anlenkpunkt 12 beabstandet. Der vierte Anlenkpunkt 24 ist weiter von dem zweiten Anlenkpunkt 12 entfernt als von dem ersten Anlenkpunkt 11. Ferner weist der siebte Anlenkpunkt 27 einen größeren Abstand zu dem fünften Anlenkpunkt 15 auf als zu dem sechsten Anlenkpunkt 16. Der achte Anlenkpunkt 28 ist in der Ausgangsposition des Gelenks weiter von dem sechsten Anlenkpunkt 16 beabstandet als von dem fünften Anlenkpunkt 15.In the illustrated starting position is the third point of articulation 23 further from the first point of articulation 11 as from the second point of articulation 12 spaced. The fourth articulation point 24 is further from the second point of articulation 12 removed as from the first point of articulation 11 , Furthermore, the seventh articulation point 27 a greater distance to the fifth pivot point 15 on than to the sixth point of articulation 16 , The eighth articulation point 28 is further from the sixth point of articulation in the initial position of the joint 16 spaced as from the fifth point of articulation 15 ,

Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen der erste und der zweite Anlenkpunkt 11 und 12 an der Basis 10 den gleichen Abstand auf wie der dritte und der vierte Anlenkpunkt 23 und 24 an dem Endflansch 20. Ferner weisen der fünfte und der sechste Anlenkpunkt 15, 16 an der Basis 10 den gleichen Abstand auf wie der siebte und der achte Anlenkpunkt 27 und 28 an dem Endflansch 20.At the in 1 and 2 illustrated embodiment, the first and the second pivot point 11 and 12 at the base 10 the same distance as the third and the fourth point of articulation 23 and 24 at the end flange 20 , Furthermore, the fifth and the sixth point of articulation have 15 . 16 at the base 10 the same distance as the seventh and the eighth point of articulation 27 and 28 at the end flange 20 ,

Selbstverständlich ist es auch möglich, dass unterschiedliche Abstände vorgesehen sind.Of course, it is also possible that different distances are provided.

Die Bewegungsvorschriften für den ersten und zweiten Gelenkmechanismus gelten jeweils nur in einer Ebene. Durch die Bewegung eines Gelenkmechanismus wird die Ebene des jeweils anderen Gelenkmechanismus entsprechend verschoben bzw. verschwenkt.The movement rules for the first and second hinge mechanism apply only in one plane. By the movement of a hinge mechanism, the plane of the respective other hinge mechanism is moved or pivoted accordingly.

Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet der erste Gelenkmechanismus vom Prinzip her die Bewegung eines Antiparallelogramms nach, während der zweite Gelenkmechanismus vom Prinzip her die Bewegung eines zweiten Antiparallelogramms beschreibt. Dabei steht das zweite Antiparallelogramm senkrecht auf dem ersten Antiparallelogramm.At the in 1 and 2 In accordance with an exemplary embodiment of the present invention, the first joint mechanism in principle simulates the movement of an antiparallelogram, while the second joint mechanism basically describes the movement of a second antiparallelogram. The second anti-parallelogram is perpendicular to the first anti-parallelogram.

In 3 ist eine perspektivische Ansicht eines ausgelenkten erfindungsgemäßen Gelenkes dargestellt. Zur besseren Übersicht sind die Seilführungsrollen 80 an Endflansch 20 und Basis 10 weggelassen worden. Bei der in 3 dargestellten Auslenkung des erfindungsgemäßen Gelenkes 1 wurde sowohl der erste als auch der zweite Gelenkmechanismus betätigt, so dass sich der Endflansch 20 in einer Schräglage befindet. Wie aus 3 ersichtlich ist, ermöglicht das erfindungsgemäße Gelenk trotz eines geringen Bauraumes eine gute Beweglichkeit des Endflansches.In 3 is a perspective view of a deflected joint according to the invention shown. For a better overview, the rope guide rollers 80 at end flange 20 and base 10 been omitted. At the in 3 illustrated deflection of the joint according to the invention 1 Both the first and the second hinge mechanism were actuated, so that the end flange 20 in an inclined position. How out 3 can be seen, the joint according to the invention allows a good mobility of the end flange despite a small space.

An dem Endflansch 20 können Öffnungen 90 vorgesehen sein, über die ein nicht dargestellter Effektor an dem Endflansch 20 befestigbar ist.At the end flange 20 can have openings 90 be provided, via which an effector, not shown, on the end flange 20 is fastened.

Um die Beweglichkeit des Gelenkes zu verbessern, kann vorgesehen kann, an dem Endflansch eine in axialer Richtung des Gelenkes drehbare Halterung vorzusehen, so dass neben der Auslenkung des Endflansches über das Gelenk eine Drehung des gesamten Gelenkes um die axiale Achse des Gelenkes möglich ist. Dadurch wird die Beweglichkeit des gesamten Gelenkes erhöht. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Gelenk nicht auf die in den dargestellten Ausführungsbeispielen verwendeten Gelenkanordnungen beschränkt. Die Gelenkanordnungen können auch andere Gelenke aufweisen, die eine entsprechende Bewegung des Gelenkes ermöglichen. Beispielsweise ist es nicht zwingend notwendig, dass die Gelenkanordnungen 60 an der Basis 10 des ersten Gelenkmechanismus über eine erste Welle 30 verbunden sind. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erste Welle 30 durch zwei einzelne Drehgelenke mit einer horizontalen Rotationsachse ersetzt wird, die somit jeweils die Rotation der Gelenkanordnungen 60 um die horizontale Achse ermöglicht. Auch die zweite Welle 31 an dem Endflansch 20 kann durch zwei einzelne Drehgelenke an den Gelenkanordnungen 60 ersetzt werden.To improve the mobility of the joint, it may be provided to provide on the end flange a rotatable in the axial direction of the joint holder, so that in addition to the deflection of the end flange on the joint rotation of the entire joint about the axial axis of the joint is possible. This increases the mobility of the entire joint. Of course, the joint according to the invention is not limited to the joint arrangements used in the illustrated embodiments. The joint arrangements may also have other joints that allow a corresponding movement of the joint. For example, it is not absolutely necessary that the joint arrangements 60 at the base 10 of the first hinge mechanism via a first shaft 30 are connected. For example, it may be provided that the first shaft 30 is replaced by two individual hinges with a horizontal axis of rotation, thus each rotation of the joint assemblies 60 around the horizontal axis allows. Also the second wave 31 at the end flange 20 can through two single hinges on the joint arrangements 60 be replaced.

Claims

Joint ( 1 ) for robots, with - a base ( 10 ), - an end flange ( 20 ), - the basis ( 10 ) and the end flange ( 20 ) connecting first hinge mechanism ( 3 ) and - the basis ( 10 ) and the end flange ( 20 ) connecting second hinge mechanism ( 5 ), - whereby the first joint mechanism ( 3 ) at the base ( 10 ) a first and a second pivot point ( 11 . 12 ) and at the end flange a third and a fourth pivot point ( 23 . 24 ), wherein the first and the second pivot point ( 11 . 12 ) at the base ( 10 ) and the third and the fourth point of articulation ( 23 . 24 ) on the end flange ( 20 ) are each arranged at a distance from each other and in an initial position of the joint ( 1 ) lie in a first output plane, wherein in the initial position of the joint ( 1 ) the first articulation point ( 11 ) further from the third point of articulation ( 23 ) is spaced as the second pivot point ( 12 ) and the second pivot point ( 12 ) further from the fourth point of articulation ( 24 ) is spaced as the first articulation point ( 11 ), characterized in that - the first hinge mechanism ( 3 ) the basis ( 10 ) and the end flange ( 20 ) kinematically connected in such a way that in a first plane of the third pivot point ( 23 ) on the end flange ( 20 ) only on a circular path around the first pivot point ( 11 ) at the base ( 10 ) is movable and the fourth pivot point ( 24 ) on the end flange ( 20 ) only on a circular path around the second pivot point ( 12 ) at the base ( 10 ) is movable, - that the second hinge mechanism ( 5 ) at the base ( 10 ) a fifth and a sixth point of articulation ( 15 . 16 ) and on the end flange ( 20 ) a seventh and an eighth articulation point ( 27 . 28 ), wherein the fifth and the sixth point of articulation ( 15 . 16 ) at the base ( 10 ) and the seventh and eighth point of articulation ( 27 . 28 ) on the end flange ( 20 ) are each arranged at a distance from each other and in the initial position of the joint ( 1 ) lie in a second output plane, wherein in the initial position of the joint ( 1 ) the fifth articulation point ( 15 ) further from the seventh point of articulation ( 27 ) is spaced as the sixth point of articulation ( 16 ) and the sixth point of articulation ( 16 ) farther from the eighth articulation point ( 28 ) is spaced as the fifth articulation point ( 15 ), - that the second hinge mechanism ( 5 ) the basis ( 10 ) and the end flange ( 20 kinematically connected such that in a second plane the seventh articulation point ( 27 ) on the end flange ( 20 ) only on a circular path around the fifth articulation point ( 15 ) at the base ( 10 ) is movable and the eighth articulation point ( 28 ) on the end flange ( 20 ) in the second plane only on a circular path around the sixth pivot point ( 16 ) at the base ( 10 ), wherein - the first and the second hinge mechanism ( 3 . 5 ) are adapted to the movement of the other hinge mechanism and allow the movement of the other hinge mechanism.

Joint according to claim 1, characterized in that the first and the second hinge mechanism ( 5 ) is arranged such that in the initial position of the joint ( 1 ) the second plane is orthogonal to the first plane.

Joint according to claim 1 or 2, characterized in that in the second joint mechanism ( 5 ) the sixth articulation point ( 16 ) at the base ( 10 ) by the first and second pivot point ( 11 . 12 ) of the first joint mechanism ( 3 ) is formed and / or that in the second hinge mechanism ( 5 ) the eighth articulation point ( 28 ) on the end flange ( 20 ) by the third and fourth pivot point ( 23 . 24 ) of the first joint mechanism ( 3 ) is formed.

Joint according to one of claims 1 to 3, characterized in that the distance between the first and the second pivot point ( 11 . 12 ) at the base ( 10 ) equal to the distance between the third and the fourth pivot point ( 23 . 24 ) on the end flange ( 20 ).

Joint according to one of claims 1 to 4, characterized in that the distance between the fifth and the sixth point of articulation ( 15 . 16 ) at the base ( 10 ) equal to the distance between the seventh and the eighth articulation point ( 27 . 28 ) on the end flange ( 20 ).

Joint according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first joint mechanism ( 3 ) two diagonal levers ( 40 ), which is the basis ( 10 ) and the end flange ( 20 ) connect, the diagonal levers ( 40 ) are preferably the same or symmetrical.

Joint according to claim 6, characterized in that the diagonal levers ( 40 ) are arranged crossing each other.

Joint according to claim 6 or 7, characterized in that each rotatable about two axes hinge assembly ( 60 ) the first and second articulation point ( 11 . 12 ) at the base ( 10 ) and one each of the diagonal levers ( 40 ) with the base ( 10 ) and / or that in each case a rotatable about two axes joint arrangement ( 60 ) the third and fourth articulation point ( 23 . 24 ) on the end flange ( 20 ) and one each of the diagonal levers ( 40 ) with the end flange ( 20 ), preferably the axes about which each joint arrangement ( 60 ) is rotatable, are orthogonal to each other.

Joint according to claim 8, characterized in that the joint arrangements ( 60 ) consists of two swivel joints.

Joint according to claim 8, characterized in that the joint arrangements ( 60 ) at the base ( 10 ) each a swivel joint ( 61 ) and a first wave ( 30 ) the hinges at the base ( 10 ), in such a way that the axes to the joint arrangements ( 60 ) at the base ( 10 ) are each rotatable, the axes of rotation of the swivel joints ( 61 ) and the first wave ( 30 ) are.

Joint according to claim 8 or 10, characterized in that the joint arrangements ( 60 ) on the end flange ( 20 ) each a swivel joint ( 61 ) and a second wave ( 31 ) the swivel joints ( 61 ) on the end flange ( 20 ), in such a way that the axes to the joint arrangements ( 60 ) on the end flange ( 20 ) are each rotatable, the axes of rotation of the swivel joints ( 61 ) and the second time ( 31 ) are.

Joint according to one of claims 1 to 11, characterized in that the second articulated mechanism ( 5 ) a transversal lever ( 50 ), which is the basis ( 10 ) and the end flange ( 20 ) connects.

Joint according to claim 12, characterized in that the transversal lever ( 50 ) in the initial position of the joint ( 1 ) crossing to the first output plane of the first hinge mechanism ( 3 ) is arranged.

Joint according to claim 12 or 13, characterized in that a rotatable about two axes further joint arrangement ( 65 ), preferably a biaxial pivot ( 61 . 62 ), the fifth point of articulation ( 15 ) at the base ( 10 ) and the transversal lever ( 50 ) with the base ( 10 ), wherein preferably the axes about which the further joint arrangement ( 65 ) are rotatable, are orthogonal to each other.

Joint according to one of claims 12 to 14, characterized in that a ball joint ( 63 ) the seventh articulation point ( 27 ) on the end flange ( 20 ) and the transversal lever ( 50 ) with the end flange ( 20 ) connects.

Joint according to one of claims 1 to 15, characterized in that the first and second articulated mechanism ( 3 . 5 ) at the base ( 10 ) each have a Betätigungsanlenkung ( 70 . 71 ) for the initiation of movements in the joint ( 1 ) having.

Joint according to claim 16, characterized in that the Betätigungsanlenkung ( 70 ) of the first joint mechanism ( 3 ) on the first wave ( 30 ) for initiating a rotational movement into the first wave ( 30 ) is arranged.

Joint according to claim 16 or 17, characterized in that the Betätigungsanlenkung ( 71 ) of the second hinge mechanism ( 5 ) on the biaxial pivot ( 61 . 62 ) for initiating a rotational movement in an axis of the biaxial pivot ( 61 . 62 ) is arranged.

Joint according to one of claims 1 to 18, characterized in that the base ( 10 ) and the end flange ( 20 ) Openings ( 82 . 84 ) for the passage of ropes or traction means to one at the end flange ( 20 ) arranged effector, wherein the openings ( 80 . 84 ) preferably guide rollers ( 80 ) for guiding ropes or traction means.

Joint according to one of claims 1 to 19, characterized in that the base ( 10 ) has a rotatable support, which is an axial rotation of the joint ( 1 ).